[發明專利]一種轉向耦合主動懸架抗側翻集成控制裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 201910161409.4
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109895577A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 廖聰;李曼;孫悅超;李明圣;藍瑩
• 申請（專利權）人: 嶺南師范學院
• 主分類號: B60G17/015
• 分類號: B60G17/015;B60G17/019
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳偉斌;劉瑤云

1.一種轉向耦合主動懸架抗側翻集成控制裝置，其特征在于，包括控制單元、轉向控制器、懸架控制器、側傾角傳感器、主動轉向系統、主動懸架系統；

所述傾角傳感器用于測量車身側傾角，并將其傳輸給所述控制單元；

所述控制單元分別與側傾角傳感器、轉向控制器、懸架控制器電連接，所述控制單元根據接收到的所述側傾角傳感器測量的車身側傾角信號利用側翻預警算法進行運算，得到橫向載荷轉移率的絕對值作為側翻指標，并根據運算的結果向所述轉向控制器和所述懸架控制器發出控制指令；

所述轉向控制器與所述主動轉向系統電連接，所述轉向控制器得到來自所述控制單元的控制指令后傳遞信號給所述主動轉向系統，所述主動轉向系統抗側翻發生作用，對所述轉向控制器使用H_∞控制，所述主動轉向系統根據車輛的運行狀態和駕駛員意圖，通過對前輪轉向角進行適當修正主動轉向可以自動調整轉向角，減小車輪的轉角；

所述懸架控制器與所述主動懸架系統電連接，所述懸架控制器得到來自所述控制單元的控制指令后傳遞信號給所述主動懸架系統，對所述主動懸架系統使用H_∞控制，所述主動懸架系統控制車輛左右懸架的作用力，根據車輛狀態，抬高外側或傾斜側車身的高度；

該控制裝置通過對所述主動轉向系統和所述主動懸架系統進行集成控制，使車輛在發生側翻危險時，能對車身進行調整，使其不會發生側翻。

2.根據權利要求1所述一種轉向耦合主動懸架抗側翻集成控制裝置，其特征在于，所述側傾角傳感器與所述控制單元之間設有傳感器信號處理機構，所述傳感器信號處理機構分別與所述側傾角傳感器和所述控制單元電連接，所述傳感器信號處理機構將所述側傾角傳感器輸入的信號進行放大、降噪和抗干擾處理之后，再把模擬信號轉換成數字信號輸出到所述控制單元。

3.根據權利要求2所述一種轉向耦合主動懸架抗側翻集成控制裝置，其特征在于，所述傳感器信號處理機構包括放大電路、降噪和防干擾電路、模數轉換電路，所述傳感器信號處理機構先將接收到的信號通過放大電路進行放大，再將信號輸入降噪和防干擾電路進行降噪、防干擾處理，最后信號通過模數轉換電路進行模數轉換。

4.根據權利要求1所述一種轉向耦合主動懸架抗側翻集成控制裝置，其特征在于，通過側翻預警算法得到橫向載荷轉移率的過程如下：

輸入信號是車身側傾角，橫向載荷轉移率的計算公式為；

式中LTR為橫向載荷轉移率，Cs為等效側傾阻尼系數，為汽車簧載質量側傾角，Ks為懸架等效側傾剛度，m為整車質量，g為重力加速度，B為車輛輪距，所述控制單元根據計算出的LTR值與閾值比較，根據比較結果控制輸出高電平觸發控制指令信號。

5.根據權利要求1所述一種轉向耦合主動懸架抗側翻集成控制裝置，其特征在于，所述主動轉向系統采用主動前輪轉向系統，主動前輪轉向系統利用一套雙行星齒輪機構連接汽車方向盤及車輛轉向輪，通過對轉向前輪施加一個附加轉向角從而實現主動轉向控制；當被控車輛在正常行駛的時候，可以通過傳感器實時監控車輛的行駛狀態，再根據側翻趨勢，計算出要在轉向輪上施加的控制轉矩，該控制轉矩產生的轉角與駕駛員的操縱轉角方向相反,從而有效地降低汽車的側向加速度；所述主動轉向系統根據車輛的運行狀態和駕駛員意圖，通過對前輪轉向角進行修正主動轉向可以自動調整轉向角，減小車輪的轉角。

6.根據權利要求1所述一種轉向耦合主動懸架抗側翻集成控制裝置，其特征在于，所述主動懸架系統采用全主動懸架，全主動懸架的機械結構由液壓動力源、液壓輸出缸還有電磁控制閥門所組成，汽車的主動懸架防側翻可以通過液壓輸出缸的壓力改變來實現，從而產生一個可以抗側傾的力矩，防止車輛的過度側傾，降低由于車輛緊急轉彎造成的車輛側傾危險，改善車輛的側傾穩定性，所述主動懸架系統將力和力矩分配到全主動懸架上，控制車輛左右懸架的作用力，根據車輛狀態，抬高外側或傾斜側車身的高度。

7.根據權利要求1所述一種轉向耦合主動懸架抗側翻集成控制裝置，其特征在于，該控制裝置串聯手動開關。

8.一種轉向耦合主動懸架抗側翻集成控制裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：側傾角傳感器把車輛的車身側傾角信號輸入到傳感器信號處理機構，傳感器信號處理機構將傳感器輸入的信號進行放大、降噪、抗干擾處理之后，把模擬信號轉換成數字信號輸入到控制單元中去；

S2：控制單元接收側傾角傳感器傳送過來的處理過的車身側傾角信號，利用側翻預警算法進行運算，選取LTR的絕對值為側翻指標，如果LTR達到0.9的閾值，立即發出高電平觸發控制指令信號給轉向控制器；

S3：轉向控制器接收到控制指令信號之后，轉向控制器傳遞信號給主動轉向系統，主動轉向系統抗側翻發生作用，主動轉向系統對轉向控制器使用H_∞控制，通過主動轉向抗側翻要在保證LTR的絕對值在閾值0.9的前提下，改變轉向角，從而改善主動轉向控制的缺點，控制單元再次通過側傾角傳感器對車輛側翻程度的估算，即在改變轉向角后，通過側翻預警算法再次計算LTR的絕對值是否超出0.9的閾值，假如主動轉向控制可以達到抗側翻控制的要求，即LTR絕對值沒有超出0.9閾值，則控制單元不再發送信號給懸架控制器，主動懸架系統就不啟動，但是如果進行主動轉向控制之后，還是沒有辦法滿足系統對抗側翻的控制要求的情況下，即LTR絕對值超出0.9閾值，控制單元就會發出高電平觸發控制指令信號給懸架控制器，懸架控制器傳遞信號給主動懸架系統，主動懸架系統對懸架控制器也使用H_∞控制，通過主動懸架系統調整車身平衡；

S4：在改變轉向角和車身兩側平衡后，控制單元再一次通過側傾角傳感器對車輛側翻程度進行估算，通過側翻預警算法再一次計算LTR的絕對值是否超出0.9的閾值，超出的話再次啟動主動轉向系統進行轉向控制，循環步驟S3，直至當LTR的絕對值不超出0.9的閾值時，控制單元向轉向控制器、懸架控制器發出控制信號，轉向控制器、懸架控制器控制主動懸架系統和主動轉向系統回位，主動懸架系統和主動轉向系統恢復到原來的狀態。